如何用C++20 ranges库正确从输入流中读取数据？

C++20引入了新的ranges库，为处理各类序列提供了循环及<algorithm>迭代器用法之外的替代方案。这种写法的语法风格很吸引我——我更倾向于把容器、容器连续段或算术序列视为整体对象，而非迭代器模式里的两个对象或循环里的多个零散对象，所以尝试调整编码风格来适配这个特性。

我重点关注从流中读取数据的场景：假设标准输入流中有数字1 2 3 4 5，需要把前三个数字存入std::array<int, 3>类型的数组v，再读取一个数字存入int类型的变量n，预期结果为v == [1, 2, 3]且n == 4。

可行的传统实现方式 #

• 简单循环写法：

for (int i = 0; i < 3; ++i) std::cin >> v[i];
std::cin >> n;

这种方式逻辑直接，能得到预期结果。

• 传统迭代器方式：

std::copy_n(std::istream_iterator<int>(std::cin), 3, v.begin());
std::cin >> n;

该代码同样能得到v == [1, 2, 3], n == 4的正确结果。

使用ranges库遇到的问题 #

尝试用ranges库实现相同功能时，所有尝试的方式都得到v == [1, 2, 3], n == 5的结果，仿佛读取v时额外读取并丢弃了数字4，具体尝试的写法如下：

• 直接给传统copy_n加上::ranges：

std::ranges::copy_n(std::istream_iterator<int>(std::cin), 3, v.begin());
std::cin >> n;

• 用std::views::istream替代std::istream_iterator，结合copy_n：

std::ranges::copy_n(std::views::istream<int>(std::cin).begin(), 3, v.begin());
std::cin >> n;

• 用std::views::istream结合take适配器和copy：

std::ranges::copy(std::views::istream<int>(std::cin) | std::ranges::views::take(3), v.begin());
std::cin >> n;

更严重的是，当尝试从std::istream读取0个元素时，只有循环方式能得到正确结果v == [0, 0, 0], n == 1，其他所有方式得到的结果都是v == [0, 0, 0], n == 2。

这些问题让我对使用std::ranges产生了疑虑，但我怀疑是自己理解有误：

• 是否可以用std::ranges规范且可靠地从流中读取数据？
• 是否有文档明确说明这一行为？
• 即使是传统迭代器方式，是否也需要单独处理读取0个元素的情况？

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ivanovmp